Практикум по агрохимии - 2-е изд. - Минеев В.Г.
ISBN 5-211-04265-4
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 7. Принципиальная схема атомно-абсорбционного спектрофотометра: 1 - источник резонансного излучения: 2 - атомизатор; 3 - аналитическая зона; 4 - монохроматор; 5 - фотоумножитель; б - усилитель; 7 - регистрирующее устройство: 8 - проба
Закон атомного поглощения аналогичен закону светопоглощения в молекулярной спектрофотометрии и характеризуется экспоненциальным убыванием интенсивности проходящего излучения / в зависимости от длины поглощающего слоя атомного пара (длины атомизатора) / и концентрации атомов определяемого элемента с. В определенном интервале концентрации, зависящем от характера определяемого
16
элемента и свойств источника резонансного излучения, поглощение излучения атомами подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера:
I = I0JO -К1С или Ig (U /1)= kl с, где I0 - интенсивность излучения до взаимодействия; / - интенсивность излучения после взаимодействия с атомами (после прохождения через атомизатор); / - длина поглощающего слоя атомного пара; к - атомный коэффициент поглощения, зависящий от длины волны и линии поглощения. Величину Ig (IJI) называют атомным поглощением А, она аналогична оптической плотности в молекулярной спектрофотометрии. Указанная зависимость является практической основой атомно-абсорбционного метода анализа.
Рассмотрим отдельные узлы атомно-абсорбционного спектрофотометра и их роль в формировании аналитического сигнала.
Источник излучения. Наиболее распространенным источником резонансного излучения для AAC является лампа с полым катодом, изготовленным из определяемого металла или его сплава. Спектр лампы содержит линии металла катода и заполняющего лампу газа, обычно неона. Важнейшим фактором, влияющим на точность и чувствительность анализа, является стабильность излучения лампы. Она определяется конструктивными особенностями и индивидуальными свойствами лампы, а также зависит от качества работы источника питания.
Кроме ламп с полым катодом, в практике атомно-абсорбционного анализа применяют высокочастотные безэлектродные лампы, представляющие собой кварцевый или стеклянный баллон (шарик), в который введены соответствующий металл (или его соединение) и инертный газ, поддерживающий разряд в лампе. Высокочастотные лампы наиболее часто используют для определения тех элементов, для которых лампы с полым катодом не отличаются высокой стабильностью и надежностью в работе. Это - мышьяк, сурьма, висмут, селен, теллур.
Атомизатор. В AAC существуют варианты пламенных и электротермических атомизаторов.
В практике анализа наибольшее распространение получили пламенные атомизаторы. В них аналитической зоной служит участок непосредственно над газовой горелкой, через который проходит луч от источника излучения. Обычно раствор распыляют потоком газа и равномерно вводят в пламя в виде аэрозоля, регистрируя установившееся значение абсорбции. Наиболее эффективным способом атомизации является пламя ацетилен - воздух. Эта смесь используется при определении большинства элементов, не образующих термостойких окислов. Для элементов, склонных к образованию термостойких окислов и трудно-диссоциируемых комплексов (алюминий, кремний, титан, молибден и некоторые другие) следует использовать смесь закись азота (в качестве
17
газа - окислителя) - ацетилен - воздух, которая позволяет получить наиболее высокотемпературное пламя.
Электротермическими атомизаторми (ЭТА) служат печи сопротивления - трубки, тигли, стержни, нити из тугоплавкого материала. К ЭТА относится ,и вариант гидридной техники, в котором кварцевую трубку нагревают электропечью. Во всех типах ЭТА осуществляют полное импульсное испарение анализируемых микропроб. Пары пробы переносятся через просвечиваемую полость трубки или зону над телом нагрева за счет диффузии, конвекции или с помощью потока инертного газа. Применение ЭТА позволяет повысить чувствительность и предел обнаружения элементов на 1 - 2 порядка по сравнению с пламенными атомизаторами (0,001 -0,0001 мкг/см").
Монохроматор. В AAC монохроматор выделяет резонансную аналитическую линию и в большой степени отделяет ее от молекулярных спектров и сплошного фона, излучаемых атомизаторами. В современных атомно-абсорбционных спектрофотометрах используются монохромато-ры, позволяющие выделять спектральную полосу шириной 0,2 - 2 нм в интервале от 190 до 850 нм.
Приемное и регистрирующее устройство. В качестве детектора излучения используют фотоэлектронные умножители - ФЭУ. Фототок с ФЭУ после усиления и логарифмирования поступает на регистрирующее устройство. Современные атомно-абсорбционные спектрофотометры оснащены цифровой индикацией, цифропечатью и ЭВМ, что позволяет получать результаты в единицах концентрации, интегрировать аналитический сигнал за определенный промежуток времени и выдавать его среднее значение, проводить статистическую обработку результатов.
Помехи, влияющие на результаты атомно-абсорбционного анализа. (Методы их учета)
Помехи, возникающие в ходе атомно-абсорбционного анализа почв и растений, можно подразделить на пять групп: 1) спектральные помехи; 2) фоновые помехи (неселективное поглощение); 3) ионизационные помехи; 4) помехи из-за различий физических свойств растворов; 5) химические помехи.
